Liderado por el Doctor Jonathan Tran, profesor asociado del RMIT, un grupo de investigadores de esa casa de estudios y de la Universidad de Melbourne incorporaron este elemento a la mezcla del hormigón impreso 3D, mejorando su material y también, buscando transformarlo en un “material inteligente” gracias a las propiedades para la conducción de energía eléctrica de este nuevo aditivo.
El uso del grafeno como aditivo para mejorar las prestaciones del hormigón es un área cuyo estudio es relativamente reciente, con resultados en laboratorio que son decidores. En 2014, por ejemplo, investigadores de la Universidad de Exeter lo incorporaron al material, mejorando sustancialmente su resistencia a la compresión y flexión.
En esa misma línea, hace sólo un par de años, en Inglaterra se utilizó un hormigón mejorado con grafeno para la construcción de una losa de piso de un gimnasio, ubicado en la pequeña localidad de Amesbury. De acuerdo con los ensayos que se realizaron al elemento, el hormigón evidenció una mejora de un 30% en su resistencia a la compresión a 28 días, lo que demostró que el hormigón con grafeno no sólo incrementa la durabilidad del material, sino que aumenta su vida útil, transformando al hormigón en una materialidad mucho más sostenible.
Otra de las propiedades que posee el grafeno es que es un muy buen conductor para la electricidad, por lo que el uso de este elemento como aditivo podría conferirle propiedades “eléctricas” a, por ejemplo, muros de hormigón, lo que ciertamente lo transformaría en un “metamaterial”. Al menos, así lo cree un grupo de investigadores del RMIT y de la Universidad de Melbourne, los que incorporaron óxido de grafeno a una mezcla para hormigón impreso 3D, con resultados más que interesantes.
Mejorando la resistencia del hormigón impreso 3D
Los aspectos positivos de la tecnología de hormigón impreso 3D están bien reportados, gracias a los distintos proyectos donde se ha utilizado esta nueva metodología constructiva. Los beneficios en términos de productividad y sostenibilidad -al no requerir de encofrados, por ejemplo, se disminuyen drásticamente los residuos en obra- que brinda a los proyectos son, sin duda, uno de los alicientes para aumentar su incorporación a los distintos proyectos.
Sin embargo, uno de los inconvenientes de esta tecnología es que, al aplicarse el material en capas -una sobre otra- se pueden generar lazos más débiles en ciertos sectores de estas capas. Ahí es donde entra el óxido de grafeno, ya que puede incrementar en un 10% la resistencia del hormigón y, en el caso del que se utiliza para impresión 3D, mejoraría las uniones entre las capas del material que se aplicó.
“El óxido de grafeno posee grupos funcionales en su superficie, los que actúan como puntos pegajosos en la superficie de un material que pueden adherirse a otras cosas”, explicó Jonathan Tran, Doctor en Ingeniería Mecánica de la Unversity of Illinois Urbana-Champaign y profesor asociado del RMIT.
“Estos ‘puntos pegajosos’ -agregó- están mayoritariamente hechos de varios grupos funcionales que contienen oxígeno, el que juega un rol crucial en facilitar uniones más fuertes con otros materiales, como el cemento. Esta unión más fuerte puede mejorar la resistencia en general del hormigón, aunque aún se debe estudiar si el hormigón con óxido de grafeno puede igualar o sobrepasar la resistencia del material colocado in situ”.
¿Un hormigón “inteligente” que se monitoree a sí mismo?
Otro de los aspectos interesantes de esta investigación tiene que ver con las propiedades de transmisión de energía eléctrica que posee el grafeno. “La adición del óxido de grafeno crea la posibilidad de un circuito eléctrico en estructuras de hormigón, los que podrían ayudar a detectar problemas estructurales, cambios en la temperatura y otros factores ambientales”, comentó el profesor Tran.
Con esto, se podrían incorporar más propiedades al hormigón impreso 3D, transformándolo en un meta-material y construir, por ejemplo, edificios cuyos muros puedan actuar como sensores que detecten y monitoreen pequeñas fisuras.
Por lo pronto, la investigación arrojó interesantes resultados en cuanto a la consistencia, fluidez y resistencia del hormigón impreso 3D con óxido de grafeno. Por ejemplo, en los ensayos se constató que un hormigón con baja dosis del aditivo (0,015% del peso del cemento) resultó mucho más resistente que uno con una dosis más alta (0,03%). Asimismo, el académico explicó que una dosis alta del óxido de grafeno podría afectar la trabajabilidad de la mezcla del hormigón, lo que provocaría potenciales inconvenientes en temas como la impresión, resistencia y durabilidad del hormigón impreso 3D.
La nueva fase de la investigación se concentrará en la conducción de electricidad del óxido de grafeno y la viabilidad de que éste sea un denominado “material inteligente”.
